Chemical Bonding & Molecular Structure

Willer Academy • Lectures 1–3 Visual Guide

🧪 Lecture 1: Introduction to Chemical Bonding & Lewis Structures

"Atoms aren’t loners—they bond to survive!"

🎯 Learning Objectives

• Understand why atoms form bonds
• Explore the octet rule and types of chemical bonds
• Master Lewis dot structures for molecules and ions

🧠 Concept Highlights

1. Why Atoms Bond
   • Stability is the goal: atoms bond to attain a stable electron configuration
   • The octet rule: atoms (especially second-period elements) tend to have eight electrons in their valence shell
2. Types of Chemical Bonds
   • Ionic Bonds: Transfer of electrons (e.g., NaCl)
   • Covalent Bonds: Sharing of electrons (e.g., H₂O)
   • Coordinate Bonds: One atom donates both electrons (e.g., NH₄⁺)
   • Metallic Bonds: Delocalized electrons, 'sea' model (e.g., Cu, Fe)
3. Electronegativity Concept
   • Difference in electronegativity determines bond type
   • Big gap → ionic; Small gap → polar covalent; No gap → nonpolar covalent

✍️ Lewis Dot Structures

• Count total valence electrons
• Place atoms: the least electronegative atom is usually central
• Complete octets using single/double/triple bonds
• Adjust formal charges if required

Compound	Lewis Structure Sketch
H2O	H:O:H (two lone pairs on O)
CO2	O=C=O (each O has two lone pairs)
NH3	H–N(H)–H (one lone pair on N)
CH4	Central C, four H atoms (no lone pairs)

🎓 Teaching Aids

• Diagrams of atoms before and after bonding
• Interactive quiz: identify bond types
• Step-by-step animations for Lewis structure construction

🧪 Lecture 2: VSEPR Theory & Molecular Geometry

"Molecules aren’t just blobs—they have angles, shapes, and style!"

🎯 Learning Objectives

• Apply Valence Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR) theory
• Predict shapes and angles of molecules
• Understand the influence of lone pairs and bond pairs on geometry

🧠 Concept Highlights

1. VSEPR Theory Basics
   • Electron pairs around a central atom repel each other
   • Pairs arrange to minimize repulsion, determining geometry
2. Types of Electron Pairs
   • Bond pairs: Shared between atoms
   • Lone pairs: Belong only to central atom
   • More lone pairs = greater distortion from ideal shape
3. Common Molecular Geometries

   Pairs	Shape	Example	Bond Angle
   2	Linear	BeCl2	180°
   3	Trigonal Planar	BF3	120°
   4	Tetrahedral	CH4	109.5°
   4 (1 lone)	Trigonal Pyramidal	NH3	~107°
   4 (2 lone)	Bent (Angular)	H2O	~104.5°

4. Effect of Lone Pairs
   • Lone pairs create greater repulsion, reducing bond angles
   • Geometries are altered compared to ideal angles

📊 Visualization Aids

• 3D molecular models or animations for repulsions
• Compare ideal and observed bond angles visually
• Short quizzes: match compounds to shapes

Tip: Relate molecular shape to real-world properties such as water's bent geometry leading to its polarity!

🧪 Lecture 3: Valence Bond Theory & Hybridization

"Atoms remix their orbitals to groove in molecular harmony."

🎯 Learning Objectives

• Understand how atomic orbitals overlap to form bonds
• Explore hybridization in chemical bonding
• Differentiate between sigma (σ) and pi (π) bonds

🧠 Concept Highlights

1. Valence Bond Theory
   • Bonds form by overlap of atomic orbitals, with electrons of opposite spins
   • Greater overlap = stronger bond
   • Types of Overlaps:
     • s–s: H₂ molecule
     • s–p: H–Cl
     • p–p: O₂ molecule (double bond)
2. Sigma (σ) vs Pi (π) Bonds

   Bond Type	How Formed	Strength	Rotation
   Sigma (σ)	Head-on overlap	Stronger	Yes
   Pi (π)	Sidewise (parallel) overlap	Weaker	No (rigid)

   • Single bond = 1 σ
   • Double bond = 1 σ + 1 π
   • Triple bond = 1 σ + 2 π
3. Hybridization Overview
   • Atoms mix s, p, (sometimes d) orbitals to form equivalent hybrid orbitals

   Type	Geometry	Example	Bond Angle
   sp	Linear	BeCl2	180°
   sp2	Trigonal Planar	BF3	120°
   sp3	Tetrahedral	CH4	109.5°
   sp3d	Trigonal Bipyramidal	PCl5	90°, 120°
   sp3d2	Octahedral	SF6	90°

   • Hybridization predicts molecule’s shape and bond angles

🔍 Teaching Tools

• Visual sketches of hybrid orbitals
• Animations showing σ and π overlaps
• Interactive quiz: Guess the hybridization of given molecules/ions

Current date: Monday, July 21, 2025, 12:06 PM IST • Willer Academy

Chemical Bonding – Lectures 4 to 6

Willer Academy Beginner Guide 🧪🧠✨

🧪 Lecture 4: Molecular Orbital Theory (MOT)

“When atoms unite, their orbitals orchestrate the symphony of molecular destiny.”

• Understand bonding vs antibonding orbitals
• Calculate bond order
• Identify magnetism in molecules

Bond Order Formula:
Bond Order = (Electrons in bonding orbitals – antibonding) ÷ 2

Bond Order	Stability	Example
0	Unstable / No bond	He₂
1	Single bond - Stable	H₂
2	Double bond - Stronger	O₂
3	Triple bond - Very strong	N₂

• **Paramagnetic:** Has unpaired electrons → e.g., O₂
• **Diamagnetic:** All paired → e.g., N₂

Molecular Orbital Configuration:

• For B₂ to N₂: σ1s < σ*1s < σ2s < σ*2s < π2p < σ2p < π*2p < σ*2p
• For O₂, F₂: σ1s < σ*1s < σ2s < σ*2s < σ2p < π2p < π*2p < σ*2p

🧪 Lecture 5: Bond Parameters & Polarity

“When bonds bend and pull, the chemistry reveals its pulse.”

• Bond Length: Distance between nuclei. Shorter = stronger.
• Bond Energy: Strength of bond. Triple bonds = strongest.
• Bond Angle: Angle between bonds (depends on lone pairs).

Molecule	Geometry	Bond Angle
CH₄	Tetrahedral	109.5°
NH₃	Trigonal pyramidal	~107°
H₂O	Bent	~104.5°

Electronegativity:

• F > O > N > Cl > Br > I
• Difference causes polarity → H₂O = polar, CO₂ = non-polar

Dipole Moment:
μ = q × r (charge × distance), unit = Debye (D)
More μ = more polarity

🧪 Lecture 6: Practice & Revision

“Knowledge isn’t bonded until it’s tested!”

Concept Recap

Concept	Quick Practice
Lewis Structures	Draw CO₂, H₂O, NH₃
VSEPR Shapes	BF₃, CH₄ bond angles
Hybridization	CH₄ → sp³, BF₃ → sp²
MOT	MO diagram for O₂
Polarity	Why is CO₂ non-polar?

MCQs (Sample Practice):

• Bond order of N₂? → 3
• Which is paramagnetic: O₂, N₂, F₂? → O₂
• Hybridization of C in C₂H₄? → sp²

Assertion & Diagram Activity:

• Assertion: H₂O is bent. Reason: 2 lone pairs → Explain 📝
• Draw: MO of F₂, Shape of NH₃ using VSEPR

Fun Challenges:

• Fix the error: “CH₄ is polar.” (Answer: It's non-polar)
• Create quiz cards or bonding comic strips as revision tools

Compiled with 💡 by Willer Academy | Last updated: July 21, 2025

रासायनिक बंधन – व्याख्यान 1 से 6

Willer Academy | हिंदी संकलन – आसान और आकर्षक

🧪 व्याख्यान 1: रासायनिक बंधन का परिचय और लुईस संरचनाएँ

"परमाणु अकेले नहीं रहते—वे स्थिरता के लिए बंध बनाते हैं!"

• परमाणु बंध क्यों बनाते हैं
• ऑक्टेट नियम व बंध के प्रकार
• लुईस डॉट संरचना बनाना

मुख्य बातें:
– स्थिरता पाने हेतु बंध
– ऑक्टेट नियम: 8 बाह्य इलेक्ट्रॉन की चाह
– आयनिक (NaCl), सह-संयोजक (H₂O), सह-आदानात्मक (NH₄⁺), धात्विक (Cu)
– विद्युतऋणात्मकता से बंध का प्रकार तय
– लुईस संरचना: इलेक्ट्रॉन डॉट्स डालें, ऑक्टेट पूरा करें
उदाहरण: CO₂ = O=C=O, H₂O = H:O:H (ऑक्सीजन पर 2 अकेले जोड़े)

🧪 व्याख्यान 2: VSEPR सिद्धांत और आणविक ज्यामिति

"आणु केवल बिंदु नहीं—उनका अपना आकार, कोण और शैली होती है!"

• VSEPR सिद्धांत द्वारा आकृति निर्धारण
• अकेले/बंधन जोड़ों का प्रभाव

इलेक्ट्रॉन जोड़े	आकृति	उदाहरण	कोण
2	रैखिक	BeCl₂	180°
3	त्रिकोणीय समतल	BF₃	120°
4	चतुष्कोणीय	CH₄	109.5°
4 (1 अकेला)	त्रिकोणीय पिरामिड	NH₃	107°
4 (2 अकेला)	मुड़ा हुआ	H₂O	104.5°

🧪 व्याख्यान 3: संयोजक बंध सिद्धांत और संकरण

"परमाणु अपने ऑर्बिटल मिलाकर सामंजस्य की धुन बनाते हैं!"

• बंध निर्माण: ऑर्बिटल ओवरलैप द्वारा
• σ (सिग्मा) और π (पाई) बंध में फर्क
• संकरण की समझ

बंध	कैसे बनता है	मजबूती	घूर्णन?
σ	सिर से सिर ओवरलैप	मजबूत	हाँ
π	पार्श्व ओवरलैप	कमजोर	नहीं

संकरण	ज्यामिति	उदाहरण	कोण
sp	रैखिक	BeCl₂	180°
sp²	त्रिकोणीय समतल	BF₃	120°
sp³	चतुष्कोणीय	CH₄	109.5°
sp³d	त्रिकोणीय द्विपिरामिड	PCl₅	90°, 120°
sp³d²	अष्टफलकीय	SF₆	90°

🧪 व्याख्यान 4: आणविक कक्ष सिद्धांत (MOT)

"जब परमाणु मिलते हैं, उनके कक्ष परमाणु नियति की धुन बजाते हैं!"

• MO डाइग्राम बनाना सीखें
• बंध आदेश और चुम्बकीय प्रकृति

बंध आदेश सूत्र:
(बांधने वाले - प्रतिबंधक इलेक्ट्रॉन)/2
उदाहरण: O₂ = बंध आदेश 2, पराचुंबकीय
आर्बिटल क्रम (O₂, F₂): σ1s < σ*1s < σ2s < σ*2s < σ2p < π2p < π*2p < σ*2p

• पराचुंबकीय = अकेले इलेक्ट्रॉन (जैसे O₂), डायमैग्नेटिक = सभी जोड़े (जैसे N₂)

🧪 व्याख्यान 5: बंध पैरामीटर और ध्रुवीयता

"जब बंध झुकते और खिंचते हैं, रसायन विज्ञान अपनी धड़कन दिखाता है!"

• बंध लंबाई, ऊर्जा, कोण के साथ-साथ ध्रुवीयता जानें
• डाइपोल मोमेंट (μ) का अर्थ समझें

संयोजन	आकृति	कोण
CH₄	चतुष्कोणीय	109.5°
NH₃	त्रिकोणीय पिरामिड	107°
H₂O	मुड़ा हुआ	104.5°

• ध्रुवीयता: H₂O = ध्रुवीय, CO₂ = अपेक्षाकृत अपोलर
• डाइपोल मोमेंट: μ = q × r (q = चार्ज, r = दूरी), डीबे (D) में

🧪 व्याख्यान 6: अभ्यास और पुनरावृत्ति

"ज्ञान तब तक मजबूत नहीं है जब तक वह परखा न जाए!"

• मुख्य कॉन्सेप्ट्स का त्वरित दोहराव
• NEET/बोर्ड स्टाइल प्रश्नों की प्रैक्टिस

विषय	अभ्यास कार्य
लुईस संरचना	CO₂, H₂O, NH₃ बनाएं
VSEPR ज्यामिति	BF₃, CH₄ का कोण पहचानें
संकरण	CH₄ = sp³, BF₃ = sp²
MO सिद्धांत	O₂ का MO डाइग्राम बनाएं
ध्रुवीयता	H₂O या CO₂ — कौन सा ध्रुवीय है?

• MCQ: N₂ का बंध क्रम? → 3
• कौन पराचुंबकीय है? O₂, N₂, F₂ → O₂
• C₂H₄ में C का संकरण? → sp²
• Assertion: "H₂O झुका हुआ है" — कारण: ऑक्सीजन में दो अकेले जोड़े

संदेश: "आपने पदार्थ के रासायनिक रहस्य को समझा—अब निरंतर अभ्यास से उसे मजबूत करें!"

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शिक्षा के लिए समर्पित – तिथि: 21 जुलाई 2025